干式与湿式离合器制动器的对比分析
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【关键词】干式离合器制动器；湿式离合器制动器；特点； 机械压力机
随着汽车行业的不断发展，机械压力机在汽车制造业中的应用越来越广泛，作为机械压力机最重要的部件，离合器与制动器的选择尤为重要。离合器与制动器为压力机的运行提供动力和能量，它控制着滑块的运动和停止，其性能的优劣与压力机的生产效率和能力息息相关，并直接影响着压力机的维修、保养以及设备的安全生产。目前，机械压力机广泛选用的离合器与制动器可以分为干式与湿式离合器制动器两大类。干式离合器制动器如小松式普通机械压力机，由于采用浮动镶嵌式的摩擦块结构，离合器和制动器的动作全部由气动控制，所以称之为干式离合器制动器。与干式离合器制动器不同，湿式离合器制动器的动作是靠液压驱动的，这种液压式离合器与制动器是封闭在油中，通过压力油使离合器制动器动作，并采用冷却油强制循环冷却。
一、干式离合器制动器的结构特点与工作原理[1]
干式离合器制动器通过支撑套固定在上梁上，离合器的飞轮、圆盘、支架与气缸通过螺栓连接在一起，与主动盘、调节螺母和脱开弹簧等组成了离合器的主动部件。传动轴、主小齿轮和从动盘通过花键连接，传递扭矩，与镶嵌在从动盘上的摩擦块等组成了离合器的从动部件。支撑套内外通过轴承分别与传动轴和飞轮连接，从而使离合器主动部分与从动部分可以相互转动（见图1）。
图1 离合器三维实体模型
制动器的支撑套、制动器骨架、制动盘与气缸室通过螺栓连接在一起，组成制动器的固定部分。活塞盘安装在气缸室外侧，主动盘安装在气缸室内侧，主动盘和气缸室之间安装有制动弹簧，活塞盘与主动盘通过双头螺栓连接在一起，可以同时沿着安装在制动器骨架上的导向键左右运动。被动盘通过花键与传动轴连接，与镶嵌在被动盘上的摩擦块等组成制动器的旋转部分（见图2）。
图2 制动器三维实体模型
当压力机处于非工作状态时，离合器处于脱开状态，制动器闭合，处于制动状态，使滑块处于停止状态。当压力机工作时，离合器的气动双联电磁阀处于得电状态，使压缩空气通过旋转接头进入气缸，从而克服安装在主动盘外侧弹簧的作用，推动主动盘沿着镶嵌在支架内的六个导向键的导向面向里侧运动，主动盘将浮动摩擦块紧紧的压在圆盘上，借助摩擦力的作用，使传动轴、从动盘与飞轮等主动部分连接在一起，共同旋转，将飞轮能量和扭矩传递到齿轮上，实现离合器的结合和传递扭矩的作用，带动压力机的滑块的运动。与此同时，制动器的气动双联阀也处于得电状态，压缩空气进入制动器的气缸室，在空气压力的作用下，推动活塞盘向外侧运动，活塞盘通过连接主动盘的双头螺栓，使主动盘克服制动弹簧的作用力，沿着镶嵌在制动器骨架内的六个导向键的导向面向外侧运动，从而使主动盘、摩擦块、制动盘之间相互脱开，被动盘和传动轴可以自由旋转，制动器便失去了制动作用。
当压力机停止工作时，需要离合器脱开，制动器闭合，因此，离合器气动双联电磁阀失电，使气缸排气，主动盘在脱开弹簧的作用力下，通过连接螺杆的拉动向外侧运动，从而使主动盘、摩擦块、圆盘之间相互脱开，离合器飞轮等主动部分便和传动轴及从动盘等从动部分脱开，飞轮处于空转状态。与此同时，制动器的双联电磁阀失电，使气缸室排气，主动盘便在制动弹簧力作用下向里侧运动，将浮动摩擦块压紧在制动盘上，通过摩擦产生的制动力矩，使旋转着的被动盘和传动轴停止转动，从而起到了制动的作用。
离合器、制动器的协调性直接影响着压力机运行的安全性与可靠性，所以在调整离合器、制动器的协调性时，应保证在离合器结合之前制动器必须先脱开，在制动器结合之前离合器必须先脱开。在实际测试和调整离合器制动器的协调性时，是通过调节气路中的单向节流阀来实现的。通过调节节流阀控制气体的流量大小，从而改变离合器、制动器的结合与脱开时间，达到调整离合器制动器协调性的目的。
二、湿式离合器制动器的结构特点与工作原理
湿式离合器制动器的固定也是通过支撑套固定在上梁上，支撑套内外通过轴承分别与传动轴和飞轮连接。与干式离合器制动器不同，湿式离合器制动器的离合部分和制动部分是组合一体式结构，并封闭在油中。制动部分外套通过螺栓与支撑套固定在一起，离合部分外套与外壳、飞轮通过螺栓连接在一起，组成主动部分，制动缸体与离合缸体通过键与传动轴连接，组成从动部分，两缸体间有活塞可沿轴向左右移动，从而压紧制动部分或离合部分的摩擦片，控制主动部分与从动部分的分离与接合，达到制动和离合的目的（见图3）。
图3 湿式离合器制动器三维实体模型
当压力机工作时，通过控制电磁阀得电，使压力油通过旋转接头和传动轴的油孔进入到制动缸体和活塞形成的封闭腔里，油压推动活塞，压缩弹簧，使离合部分的摩擦片紧紧贴合在一起，依靠摩擦力，使主动部分与从动部分连接在一起，带动主传动机构运动，使滑块运动。
当压力机停止工作时，通过控制电磁阀失电，压力油卸荷，在弹簧力的作用下，推动活塞向制动缸体的方向运动，活塞把制动部分的摩擦片压紧在一起。一方面，离合部分的摩擦片分离，飞轮等主动部分与传动轴等从动部分脱开，飞轮空转；另一方面，制动部分摩擦片贴合，产生制动力矩，制动传动轴等从动部分，使滑块停止运动。
由于采用杯型封闭外壳结构，在离合和制动的过程中，冷却油一直循环冷却，摩擦片浸在冷却油中，带走摩擦产生的热量。另外，摩擦材料采用铜基粉末合金材料，在强制循环冷却油的作用下，其发热量和磨损程度都非常小，使用寿命长[2]。干式离合器制动器的活塞密封采用的是橡胶材料的密封圈，而湿式离合器制动器由于其独特的油压驱动结构，则可以采用金属密封环进行密封。普通的橡胶密封在使用中容易腐蚀和磨损，而且弹性密封件不易渗油。而金属密封环具有抗热性高的特点，而且可以定量渗油，形成油膜，达到的效果。所以，采用金属密封环来密封活塞，不但效果好，无磨损，而且可以使活塞和缸体之间的接触面得到一定的油量，形成油膜，得到充分的，并有效的消除热量和带走异物。
湿式离合器制动器占用空间小、惯量低、啮合松脱速度快，独特的摩擦片结构使其具有软离合、软制动的特点，在很大程度上无需维修。由于采用多盘式结构，即使在很高的热负载情况下，也能传递很高的扭矩。杯型封闭外壳具有保护功能，使其不会受到周围油雾和粉尘的影响。此外，即使没有采用其他隔音措施，离合器制动器啮合和松脱时产生的噪音也很小。
三、离合器速度变化率和飞轮放出能量
干式离合器制动器的飞轮放出能量与速度变化率的计算公式如下：
………… （1）
………… （2）
………… （3）
………… （4）
式中E1：回转飞轮全体的运动能量。（tm）
ΣGD2：飞轮轴的凸缘及包括其它部分的全飞轮效应。（tm2）（其他部分飞轮效应是凸缘部分的飞轮效应（=GD2）的10～20%左右，一般取15%左右）
N1：飞轮定速的回转速度。（rpm）
N2：飞轮减速后的回转速度。（rpm）
ΣEF：飞轮的放出能量。（tm）
K：能量放出率
S：速度变化率（%）
与干式离合器制动器相比，湿式离合器制动器具有速度高，飞轮直径小，转动惯量低的特点。
四、离合器制动器发热常数选择
干式离合器、制动器在结合和脱开状态下，均可依靠自然空气进行冷却，当冷却效果不理想时，则可通过强制冷却，如采用冷却风扇进行冷却。这取决于离合器制动器的发热常数C，其计算公式如下：
………… （5）
其中C：制动器常（kgm/cm2・sec）
E：从动能量（kgm）
n：工作行程数（spm）
A：端面接触面积（cm2）
………… （6）
GD2 ：从动侧的飞轮效应（kgm2）
N：离合器会转数（rpm）
当发热系数C≤5时，采用自然空冷 ；当5
五、结语
干式离合器制动器和湿式离合器制动器的技术成熟，运行稳定，由于各具特色，在汽车制造行业中得到了广泛的应用，提高了机械压力机的生产效率，为设备的安全生产和维护提供了保障。
参考文献：
[1]史文明.小松式压力机机械结构特点[J].一重技术， 1996，69（3）：13-15
[2]何德誉.曲柄压力机[M].北京：机械工业出版社， 1987：94-102
[3]小松压力机内部资料.1986